CN111979478B

CN111979478B - 一种薄规格saph440带钢及其生产方法

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Publication number: CN111979478B
Application number: CN202010653351.8A
Authority: CN
Inventors: 杨建宽; 苏振军; 曹晓恩; 孔加维; 韩闯闯; 姚政; 洪运涛; 倪蒙
Original assignee: Handan Iron and Steel Group Co Ltd; HBIS Co Ltd Handan Branch
Current assignee: Handan Iron and Steel Group Co Ltd; HBIS Co Ltd Handan Branch
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2022-08-09
Anticipated expiration: 2040-07-08
Also published as: CN111979478A

Abstract

本发明涉及一种薄规格SAPH440带钢及其生产方法，属于冶金技术领域。所述带钢的化学成分及质量百分含量为：C：0.05～0.10%，Si≤0.12%，Mn：1.0～1.2%，P≤0.020%，S≤0.020%，Als：0.02～0.05%，Ti：0.005～0.015%，B：0.001～0.002%，N≤0.0045%，余量为Fe和不可避免的杂质。其生产方法包括铁水预处理、转炉炼钢、LF精炼、板坯连铸、热轧、冷却、平整、酸洗工序；所述热轧工序，终轧温度870～930℃，层流冷却采用后1/4段冷却模式。本发明通过微合金成分设计，配合热轧工序，成品带钢塑性良好，且强度性能波动较小。

Description

一种薄规格SAPH440带钢及其生产方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种薄规格SAPH440带钢及其生产方法。

背景技术

随着汽车行业竞争的日趋激烈，汽车生产厂家降本的需求也越来越大。而汽车生产的原材料中，各种钢铁料约占汽车总重量的70%，而其中板材则约占约占汽车总重量的50%。SAPH440钢主要用于汽车地板、底梁、支撑结构件等具有一定强度要求，同时需要通过冲压一定深度后成型的零件。因此要求SAPH440钢同时达到一定强度与延伸率，目前各生产厂广泛参考使用或引用的标准为日标JIS G 3113。

为了满足SAPH440钢的性能要求，目前各钢铁企业广泛采用在普通低碳钢合金成分的基础上添加一定量的铌、钒、钛等其中一种或几种合金元素。铌、钒、钛合金元素，会在钢水连铸凝固过程中与间隙原子碳形成具有高温稳定性的碳的化合物，并且碳的化合物在后续的加热轧制过程中在晶界处析出，通过钉轧作用阻止晶粒长大，从而起到细化晶粒的作用，满足强度与延伸指标的同步增强。但上述合金元素会与钢中的氮元素反应，在晶界处生成较大颗粒的氮化物，减少碳化物的形成量，从而弱化合金元素相应的强化作用。

转炉炼钢过程中，原材料中除了铁水外，通常会加入一定比例的废钢，并且在吹氧脱碳过程中，不可避免钢水与空气的接触，使钢水中溶解一定量的有害元素氮。氮在高温下以间隙固溶的形式存在于晶界内。在热轧轧制过程中，随着温度的逐步下降，氮会与部分合金元素反应在晶界处析出较大颗粒的析出物。以国内某钢铁企业的转炉炼钢厂为例，由于原材料及设备状态的波动，其氮含量控制在10-45ppm。因此为了保证合金的强化效果，需要额外的合金含量来进行固氮，当氮含量波动与合金含量的波动不匹配时，则易产生力学性能问题，例如当氮含量较低，而合金元素含量又比较高时，此时带钢强度会偏高，而延伸率则不能满足标准要求；或者当氮含量较高时，而合金元素含量又偏低，则带钢强度不能满足要求。

目前钢铁企业生产SAPH440钢的工艺路线普遍采用的是转炉炼钢、LF精炼、连铸、热轧、平整、酸洗的流程。当炼钢增加真空脱气工序时可以将氮元素的含量控制在较低水平，但生产成本会增加，不利于生产的经济性指标。

公开号为CN109440005A的中国专利申请公开了“一种SAPH440晶粒细化钢及其生产方法”，通过该发明所生产的SAPH440钢具有良好的力学性能，晶粒度≥12级。该专利申请所设计合金含量较低，生产成本较低。但该方法对于炼钢控制水平要求较高，当钢水中的杂质元素氮含量波动大时，其力学性能也相应的存在波动，甚至不能满足标准要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种薄规格SAPH440带钢及其生产方法。本发明采用如下技术方案：

一种薄规格SAPH440带钢，所述带钢的化学成分及质量百分含量为： C：0.05～0.10%，Si≤0.12%，Mn：1.0～1.2%，P≤0.020%，S≤0.020%，Als：0.02～0.05%，Ti：0.005～0.015%，B：0.001～0.002%，N≤0.0045%，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述带钢厚度为1.6～2.5mm，宽度为850～1650mm。

所述带钢为铁素体和珠光体组织。其屈服强度310～400MPa，抗拉强度440～510MPa，延伸率32～40%。

上述薄规格SAPH440带钢的生产方法包括铁水预处理、转炉炼钢、LF精炼、板坯连铸、热轧、冷却、平整、酸洗工序；所述热轧工序，包括加热、粗轧、精轧、层流冷却、卷取步骤，加热温度1150～1200℃，终轧温度870～930℃，层流冷却采用后1/4段冷却模式，冷却速度18～26℃/s，卷取温度610～650℃。

所述转炉炼钢工序出钢过程中加入铝合金进行预脱氧，同时加入锰合金形成高温稳定的硫化锰。

所述LF精炼工序加入铝合金进行深脱氧，将钢液中的酸溶铝控制在0.02～0.05%，此时钢液中的酸溶铝主要以氮化铝和硫化铝的形式存在。之后加入钛合金调整钢液中Ti含量为0.005～0.01%，将氮化铝中的氮和钢液中的单质氮反应形成高温稳定且细小的氮化钛，保证钢液中无单质氮的存在。精炼末期加入硼合金，精炼结束后进行钙处理。

本发明钢板的成分设计中各元素的作用如下：

本发明所设计的合金成分中C含量为0.05-0.10%。C在钢中主要是提高强度，其强化机理有两种：少量的碳在钢中以间隙固溶体的形式存在，起到固溶强化作用；其余的碳以碳化物的析出物形式起沉淀强化作用。若碳含量太少，则需要添加其他贵重合金提高强度，增加生产成本；若碳含量过多，则会恶化钢种的塑性、焊接性等关键性能指标。

本发明所设计的合金成分中Mn含量为1.0-1.2%。锰在钢水中起到脱氧、提高强度和淬透性、与硫生成高温稳定的MnS，抑制热脆等作用。

本发明所设计的合金成分中Als(酸溶铝)含量为0.02-0.05%。这部分铝是在炼钢过程中加入铝合金充分脱氧后在钢中残余的含量，其存在的作用：1、起到保证充分脱氧的作用；2、铝与氮在高温下反应生成稳定的氮化铝，钉轧在奥氏体晶界处，阻止奥氏体长大，细化晶粒，同时保证钢水中没有多余的氮与硼反应；3、抑制由氮化物析出造成的时效。另外，当残余Als(酸溶铝)含量过低时，不能充分保证脱氧效果，从而易产生氧化物夹杂；而过量的铝则易使钢水二次氧化，形成高熔点的氧化铝，恶化钢水的流动性，不利于连铸的生产顺行。

本发明所设计的合金成分中Ti含量为0.005-0.015%。Ti在LF精炼后期加入，在铝固氮的基础上进一步固氮，目的是为了充分固氮，形成高温稳定的氮化钛，保证钢液中不存在游离的单质氮，避免氮与硼反应生成氮化硼而降低钢的淬透性。

本发明所设计的合金成分中B含量为0.001-0.002%，其目的是为了奥氏体晶界处形核，延迟奥氏体在冷却过程中的相变过程，使相变“C”曲线右移。另外，硼在奥氏体向铁素体相变过程中抑制铁素体的形核，即铁素体形核率减少，相应的铁素体晶粒长大。当硼含量小于该范围时，晶界处仍有形核点，不利于保持奥氏体的稳定性；当硼含量高于该范围时，则会在奥氏体晶界处析出粗大的“硼相”，增加形核点，促使不均匀形核，并且大量析出的“硼相”会恶化力学性能，尤其是塑性指标。

本发明的生产方法，其核心在于通过控制钢中的单质硼合金，使其热轧过程中溶解在奥氏体基体当中，在精轧后的层冷过程中，硼最先在奥氏体晶界处形核以填充缺陷位置，降低晶界能，从而降低奥氏体相变的形核率，增加奥氏体稳定性，提高淬透性，最终在较低的层流冷却速率下，得到均匀的以铁素体为主，并含有微量珠光体的组织。

本发明的生产方法适用的带钢规格为厚度1.6-2.5mm，宽度850-1650mm。因尺寸较薄，带钢蓄热能力低，再加上带钢本身具有较高的淬透性，能够实现在轧后的层冷过程中，采用18-26℃/s 的冷却速率即可达到淬硬效果，达到理想的组织性能，避免了其他成分体系采用强冷造成的应力集中。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过铝、钛和硼的微合金成分设计，配合热轧及后1/4段冷却模式，冷却速度18-26℃/s ，可以避免强冷造成的热应力集中，成品带钢具有良好的塑性，可以在冲压复杂零件，即拉伸变形较深时依然保持不开裂。成品带钢屈服强度310～400MPa，抗拉强度440～510MPa，延伸率32～40%。同时本发明所设计的成分体系，受炼钢过程中加入的废钢量影响较小，因而成品强度性能波动较小，屈服强度波动在90MPa以内，抗拉强度波动在70MPa以内。

附图说明

图1为实施例1带钢的金相组织图（200×）；

图2为实施例1带钢的金相组织图（500×）；

图3为实施例3带钢的金相组织图（200×）；

图4为实施例3带钢的金相组织图（500×）。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1-13

一种薄规格SAPH440带钢的生产方法，其工艺流程主要包括铁水预处理、转炉炼钢、LF精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、层流冷却、卷取、缓慢冷却、平整、酸洗等过程。

转炉炼钢工序出钢过程中加入铝合金进行预脱氧，同时加入锰合金形成高温稳定的硫化锰。LF精炼工序加入铝合金进行深脱氧，将钢液中的酸溶铝控制在0.02-0.05%，此时钢液中的酸溶铝主要以氮化铝和硫化铝的形式存在。之后加入钛合金调整钢液中Ti含量为0.005-0.01%，将氮化铝中的氮和钢液中的单质氮反应形成高温稳定且细小的氮化钛，保证钢液中无单质氮的存在。精炼末期加入硼合金，精炼结束后进行钙处理。随后进行全程无氧连续浇铸，所得铸坯化学成分及质量百分含量见表1。

表1. 各实施例铸坯化学成分及质量百分含量（%）

将上述铸坯装加热炉加热，加热炉温度控制在1150-1200℃，加热时间180-250min。热轧粗轧采用粗轧双机架3+5道次轧制，控制R2出口温度在1030-1080℃，精轧采用7机架轧制，精轧出口厚度≤2.5mm，终轧温度控制在870-930℃。层流冷却采用后1/4段模式，冷却速度为18-26℃/s，卷取温度610-650℃。之后自然冷却至室温后进行平整，最后经酸洗工序去除表面氧化铁皮后进行涂油、包装。

各实施例热轧工序参数见表2，带钢规格及性能见表3。

表2. 各实施例热轧工序参数

表3. 各实施例带钢规格及性能

。

Claims

1.一种薄规格SAPH440带钢，其特征在于，所述带钢的化学成分及质量百分含量为C：0.05～0.10%，Si≤0.12%，Mn：1.0～1.2%，P≤0.020%，S≤0.020%，Als：0.02～0.05%，Ti：0.005～0.015%，B：0.001～0.002%，N≤0.0045%，余量为Fe和不可避免的杂质；

所述带钢为铁素体和珠光体组织；屈服强度310～400MPa，抗拉强度440～510MPa，延伸率32～40%；所述带钢厚度为1.6～2.5mm，宽度为850～1650mm；

所述带钢由下述方法生产：其包括铁水预处理、转炉炼钢、LF精炼、板坯连铸、热轧、冷却、平整、酸洗工序；所述转炉炼钢工序出钢过程中加入铝合金进行预脱氧；LF精炼工序加入铝合金进行深脱氧，将钢液中的酸溶铝控制在0.02～0.05%，之后加入钛合金调整钢液中Ti含量为0.005～0.01%，精炼末期加入硼合金，精炼结束后进行钙处理；所述热轧工序，包括加热、粗轧、精轧、层流冷却、卷取步骤，终轧温度870～930℃，层流冷却采用后1/4段冷却模式，冷却速度18～26℃/s。

2.基于权利要求1所述的薄规格SAPH440带钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括铁水预处理、转炉炼钢、LF精炼、板坯连铸、热轧、冷却、平整、酸洗工序；

所述转炉炼钢工序出钢过程中加入铝合金进行预脱氧；LF精炼工序加入铝合金进行深脱氧，将钢液中的酸溶铝控制在0.02～0.05%，之后加入钛合金调整钢液中Ti含量为0.005～0.01%，精炼末期加入硼合金，精炼结束后进行钙处理；

所述热轧工序，包括加热、粗轧、精轧、层流冷却、卷取步骤，终轧温度870～930℃，层流冷却采用后1/4段冷却模式，冷却速度18～26℃/s。

3.根据权利要求2所述的薄规格SAPH440带钢的生产方法，其特征在于，所述热轧工序，加热温度1150～1200℃，卷取温度610～650℃。